《工程化学》ppt10(溶液1)

Chapter 3 Ion Equilibrium in Solution 溶液中的离子平衡(8+2学时)

§3.1 弱电解质的解离平衡(4 ) §3.2 沉淀-溶解平衡(4) 习题课(2)2015年1月24日星期六 微电子工程

补充：溶液浓度的表示方法溶液是溶质以分子或离子状态均匀地分布在溶剂中所得到的一种 十分稳定的分散系统。要定量地考察溶液的性质，首先必须搞清 溶液中溶质相对含量的高低，溶液中溶质的相对含量用溶液的浓 度来表示，所以溶液的浓度就是指溶液中溶质的相对含量。溶液 浓度的表示方法有很多，最常用的浓度表示方法有以下四种： 1. 物质的量浓度： 物质的量浓度是普通工程化学中最常用的浓度表示方法， 也是我们最熟悉的一种浓度表示方法。其定义为：在1L溶 液中所含溶质的物质的量，常用的单位为：mol· L￣¹ , SI单位为：mol· m￣³,物质的量浓度的表示式为： C(B)=n(B)/V 式中，V为溶液的总体积，n(B)为溶质B的物质的量， C(B)为溶质B的物质的量浓度。2015年1月24日星期六

2. 质量摩尔浓度： 普通工程化学中，质量摩尔浓度的使用也比较频繁，质量摩尔

浓度的定义为：1kg溶剂中所含溶质的物质的量，用符号b(B)表示，单位为：mol· kg-1。质量摩尔浓度的表示式为： b(B)= n(B) /m(A) 式中：b(B)为溶质B的质量摩尔浓度，n(B)溶质B的物质的 量，m(A)是溶剂A的质量。

注意: 分母m(A)专指溶剂的质量而不是溶液的总质量。

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3. 质量分数： 质量分数又称作百分比浓度或质量百分数，其定义是: 溶液中溶质的质量与溶液的质量之比，可以表示为： w(B)=m(B)/m 其中: w (B)代表溶质的质量分数，m表示溶液(溶剂+ 溶质)的质量，m(B)表示溶质B的质量。 w (B)是量纲为1的量，也常表示为百分数; 例: 在50.0g含7.70g氯化钾的水溶液中，氯化钾的质量 分数为：W(NaCl)=7.70/50.0×100%=15.4%

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4. 摩尔分数： 将溶质和溶剂均以物质的量计，摩尔分数的定义为： 溶液中溶质的物质的量与溶液中溶质和溶剂的总物质的量 的比。溶质的摩尔分数可表示为：

x(B)=n(B)/n(A) + n(B)式中，n(B)是溶质的物质的量，n(A)是溶剂的物质的量， x(B) 是溶质的摩尔分数，是量纲为1的量。 一个溶液的浓度可以同时采用这四种方法表示，当已知溶剂和 溶质的质量、摩尔质量以及溶液的密度或体积时，这四种浓度 之间就可以进行互相换算。2015年1月24日星期六

补充例题：在25℃时，质量分数为15.4%的氯化钠水溶液的密度 ρ=1.109g·cm-3。计算该溶液的摩尔分数、质量摩尔 浓度和物质的量浓度。

解：质量分数为15.4%即100

g氯化钠水溶液中含氯化钠15.40g,则水的质量m(H2O)=100.0g-15.40g=84.60g=84.60×10-3kg 则溶液中氯化钠和水的物质的量分别是： n(NaCl)=15.40g / 58.44g· mol-1=0.264mol n(H2O)=84.6g / 18.02g· mol-1=4.964mol 故溶液中氯化钠的摩尔分数为： x(NaCl)= n(NaCl)/ n(NaCl)+n(H2O) = 0.264mol / 0.264mol+4.694mol = 0.05322015年1月24日星期六

质量摩尔浓度为： b(NaCl)= n(NaCl)/m(H2O) = 0.264mol / 84.6×10-3kg = 3.12mol· kg-1 又溶液的体积为：V= mρ= 100.0g / 1.109g·cm-3 = 90.17cm3

= 90.17×10-3L则物质的量浓度分别为： c(NaCl)= n(NaCl)/ V = 0.264mol / 90.17×10-3L = 2.92mol· L-1 答：溶液中氯化钠的摩尔分数，质量摩尔浓度和物质的量

浓度分别为：0.0532、3.12mol· kg-1、2.92mol· L-1。2015年1月24日星期六

§3.1 弱电解质的解离平衡(Dissociation Equilibrium of Weak Electrolyte)

1. 一元弱酸或弱碱的解离平衡 (Dissociation Equilibrium of Monoprotic Weak Acid and Monoprotic Weak Base )(1)一元弱酸或一元弱碱的标准解离平衡常数KaΘ和 KbΘ (Standard Dissociation Equilibrium Contants) 定义式： P.70 物理意义： P.70 推算方法： P.71 例3.2 练习：见下页2015年1月24日星期六

练习：由已知数据，计算醋酸的解离平衡常数KaΘ

思考题：计算KΘ有哪几种常用方法？

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(2)解离度α(Dissociation Degree)

① 定义及定义式：

P.71

② 稀释定律 - 解离度α与标准解离平衡常数KaΘ和 KbΘ

的关系： P.72③ 理论叙述

推导过程见板书

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(3)溶液的酸度与酸的浓度

酸度是指H+的浓度，酸的浓度是指酸溶液的浓度。 一元弱酸溶液中的H+浓度的计算公式及推导过程 (见板书) 例题：计算0.1mol.L-1的醋酸(HAc)溶液的酸度 及酸的浓度。(已知醋酸的标准解离平衡 常数 KΘa=1.8×10-5)

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2. 弱电解质的解离平衡常数和溶液的pH值(1)水的解离平衡常数 水的解离平衡可表示为： H2O(l)+H2O(l) == H3O+(aq) + OH-(aq) K w=Θ Θ Θ Θ

{c(H3O+)

/c }×{Θ

c(OH-)

/c }

若不考虑Kw的单位，由于c =1mol· L-1,通常也可简写为K w = c(H3O+)· c(OH-) 进一步简写为：K w = c(H+) · c(OH-) 即在一定温度下，水达到解离平衡时，溶液中氢离子和ΘΘ

氢氧根离子的浓度的乘积是个常数。所以K w又被称作水的离子积常数。2015年1月24日星期六

W是水(Water)的缩写。 因水的解离是吸热过程，故Kw的数值随温度的升高 而增大，在295K时，Kw=1.00×10-14 ,通常室温下就 采用此数值。

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(2)溶液的pH值(pH Number/Value of Solution) pH及pOH的定义式： P.73 水溶液中，pH、pOH与溶液的酸碱性的关系： pH+pOH=pKΘw=14.00当 pH

< 7.0 或 pOH > 7.0时，溶液呈酸性； pH > 7.0 或 pOH < 7.0时，溶液呈碱性； pH=7.0 或 pOH= 7.0时，溶液呈中性。 当 pH < 0或 pOH > 14,则直接用C(H+)或C(OH-) 表示溶液的酸碱度。

要求：掌握一元弱酸、一元弱碱的解离度α及溶 液pH的计算2015年1月24日星期六

(3)溶液pH值的测定(Measuring of pH) 酸碱指示剂：有机弱酸或弱碱，能指示溶液的PH值范围。 pH试纸 - 广泛pH试纸(1-14) 精密pH试纸(0.5-5.5,8-12) 酸度计(pH计):测定溶液的pH值

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课堂小结 1 掌握一元弱酸、弱碱的解离平衡常数、解离度 及其关系 2 会利用热力学数据计算一元弱酸和一元弱碱的 解离平衡常数 3 计算一元弱酸、弱碱溶液中的H+ 或OH- 的浓度 4 掌握水的离子积的定义 5 溶液的pH值的定量及定性应用

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